| Zugriffsnummer | 25917 |
| Dokumenttyp | Zeitschriftenartikel |
| Sprache | Deutsch |
| Titel | Symmetrieuntersuchungen von Halbleiternanostrukturen mittels THz-Spektroskopie |
| Autor(in); Institution |
Priyadarshi, Shekhar; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Pierz, Klaus; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Siegner, Uwe; 2, Elektrizität, PTB-Braunschweig
Bieler, Mark; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
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| Quelle/Jahr | PTB-Mitteilungen: 120 (2010), 3, 223 - 228 |
| ISSN | 0030-834X |
| Verlag | Bremerhaven: Wirtschaftsverl. NW |
| Zusammenfassung | Die Möglichkeit zu spektroskopischen Messungen im THz-Bereich hat sich im letzten Jahrzehnt rapide weiterentwickelt. Dies liegt unter anderem an der Kostenreduzierung aber auch an den baulichen Vereinfachungen von THz-Quellen und Detektoren. So gibt es heutzutage bereits viele kommerzielle Anbieter von solchen Geräten und sogar von kompletten Systemen für die THz-Spektroskopie. Dies betrifft sowohl breitbandige, zeitaufgelöste wie auch schmalbandige, zeitintegrierende Systeme. Als typische für den Massenmarkt taugliche Anwendungen sind zuallererst ortsauflösende Spektroskopiesysteme beispielsweise für die Qualitätskontrolle oder die Sicherheitstechnik zu nennen. Aber auch abseits von potentiellen, noch zu erschließenden Massenmärkten ist THz-Spektroskopie ein wichtiges Arbeitsmittel. Dies trifft vor allem für die Grundlagenforschung zu, da in Gasen und Festkörpern, insbesondere in Halbleitern, wichtige dynamische Prozesse auf einer Zeitskala stattfinden, die dem THz-Bereich entspricht. In diesem Beitrag wird eine solche Anwendung von THz-Spektroskopie in der Grundlagenforschung aufgezeigt. Durch optische Anregung von Halbleiterstrukturen mit einem Femtosekundenlaser können unter Ausnutzung von nichtlinearen optischen Phänomenen ultraschnelle Strompulse im Halbleiter erzeugt werden. Das Auftreten dieser Ströme entlang unterschiedlicher Kristallrichtungen hängt unter anderem von der Symmetriegruppe des Halbleitermaterials ab. Umgekehrt kann man durch Detektion der von diesen Strömen emittierten THz-Strahlung auf die Symmetriegruppe des Halbleitermaterials schließen. Die Symmetriegruppe von Halbleiternanostrukturen hat einen signifikanten Einfluss auf viele physikalische Prozesse wie z. B. nichtlineare optische Effekte, Auswahlregeln für optische Übergänge und Spindephasierungszeiten. Die Bestimmung der Symmetriegruppe von Halbleiterstrukturen ist daher eine wichtige Vorraussetzung für viele wissenschaftliche Studien. Die hier vorgestellten Experimente zur Charakterisierung von Halbleitern basieren auf dem GaAs/AlGaAs-Materialsystem. Sie zeigen, dass sogar nominell symmetrische GaAs/AlGaAs-Quantenfilme eine Asymmetrie entlang der Wachstumsrichtung aufweisen. Dies rührt wahrscheinlich von einer unterschiedlichen Rauhigkeit von GaAs/AlGaAs- und AlGaAs/GaAs-Grenzflächen her. Die für diese Untersuchungen verwendete THz-Spektroskopie von Photoströmen erweist sich damit als eine sehr empfindliche und nicht invasive Methode für Symmetrieuntersuchungen von Halbleiternanostrukturen. Nicht invasiv bedeutet in diesem Kontext, dass die zu untersuchenden Proben weder zerstört, noch anderweitig behandelt werden müssen. Der Beitrag ist wie folgt strukturiert. Zunächst werden die Grundlagen zu den Photoströmen (Abschnitt 2) und der Symmetriegruppe der zu untersuchenden Halbleiterproben (Abschnitt 3) erläutert. Der experimentelle THz-Aufbau wird in Abschnitt 4 vorgestellt, bevor in Abschnitt 5 die Messergebnisse präsentiert werden. Abschnitt 6 schließt mit einer Zusammenfassung. |
